專利名稱：半反射半透射顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半反射半透射顯示器，特別有關(guān)于一種半反射半透射的液晶顯示器的光學(xué)板結(jié)構(gòu)，可以減少厚度、改善視角限制以及提高光的再利用率。
背景技術(shù)：
一般的透射式(transmissive)顯示器在室外及強(qiáng)光下，影像會(huì)被褪掉而導(dǎo)致對(duì)比降低，相比較之下，反射式(reflective)顯示器依賴外部光源達(dá)到顯示效果，因此在戶外及強(qiáng)光下反而會(huì)呈現(xiàn)出更佳的效果及對(duì)比，且可減少消耗大量功率的背光使用時(shí)機(jī)，所以非常適合用在便攜式產(chǎn)品上。不過(guò)，反射式顯示器較難在高分辨率下達(dá)到高對(duì)比及高彩色品質(zhì)的影像，尤其是全彩化的要求。而且當(dāng)環(huán)境光源不足時(shí)，反射式顯示器的對(duì)比與亮度會(huì)大受折扣，因此如果能配合輔助背光源的透射式技術(shù)來(lái)制作一半反射半透射(transflective)顯示器，其可同時(shí)具有透射式與反射式的優(yōu)點(diǎn)，適用于非晶硅的薄膜晶體管(a-Si TFT)或低溫多晶硅的薄膜晶體管(low temperature polysilicon TFT)等有源驅(qū)動(dòng)技術(shù)，因此目前低耗電IA信息產(chǎn)品大都采用這類半反射半透射顯示器面板。
請(qǐng)參閱圖1，其顯示現(xiàn)有半反射半透射的液晶顯示器的剖面示意圖。一半反射半透射的液晶顯示器10包含有一上襯底12、一下襯底14以及一液晶層16。在上襯底12的內(nèi)表面上，即面向液晶層16的表面上，包含有一彩色濾光層(未顯示于圖中)以及一共用電極層18。在上襯底12的外表面上，順序設(shè)置有一第一1/4波板(quarter-wave plate，以下簡(jiǎn)稱QWP)20I、一第一半波板(half-wave plate，以下簡(jiǎn)稱HWP)22I以及一第一偏光板(polarizer)24I。第一HWP22I可使入射光線產(chǎn)生λ/2相差，而第一QWP20I可使入射光線產(chǎn)生λ/4相差。
在下襯底14的內(nèi)表面上，即面向液晶層16的表面上，順序形成有一透明電極層26、一保護(hù)層28以及一反射電極層30，其中一開(kāi)口29貫穿保護(hù)層28以及反射電極層30的中央?yún)^(qū)域，則透明電極層26的暴露區(qū)域成為一像素電極的透射區(qū)域T，且反射電極層30的覆蓋區(qū)域成為一像素電極的反射區(qū)域R。在下襯底14的外表面上，順序設(shè)置有一第二QWP20II、一第二HWP22II以及一第二偏光板24II。第二HWP22II可使入射光線產(chǎn)生λ/2相差，而第二QWP20II可使入射光線產(chǎn)生λ/4相差。除此之外，半反射半透射的液晶顯示器10包含有一背光源裝置32，設(shè)置于第二偏光板24II下方。
半反射半透射的液晶顯示器10的電工作方式如下所述。在反射模式下，外界環(huán)境提供的入射光線會(huì)被反射電極層30(像素電極的反射區(qū)域R)朝向上襯底12的方向反射，同時(shí)由開(kāi)關(guān)元件(例如TFT元件)提供給反射電極層30的電信號(hào)會(huì)改變液晶層16的液晶分子的排列方式，則上述的反射光線會(huì)通過(guò)上襯底12的彩色濾光層進(jìn)而以彩色光線的方式呈現(xiàn)。在透射模式下，背光源裝置32所提供的光線會(huì)經(jīng)由開(kāi)口29而通過(guò)透射電極層26(像素電極的透射區(qū)域T)，同時(shí)由開(kāi)關(guān)元件(例如TFT元件)提供給透射電極層26的電信號(hào)會(huì)改變液晶層16的液晶分子的排列方式，則上述的透射光線會(huì)通過(guò)液晶層16以及上襯底12的彩色濾光層進(jìn)而以彩色光線的方式呈現(xiàn)。
設(shè)置第一QWP20I、第一HWP22I于上襯底12以及設(shè)置第二QWP20II、第二HWP22II于下襯底14的目的在于，提供一相位延遲(phase retardation)板，則在光線的寬波長(zhǎng)帶(broad-wavelength band)中可以擴(kuò)大光學(xué)補(bǔ)償效應(yīng)(optical compensation effect)。而且，在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)，液晶層16中會(huì)形成兩種厚度區(qū)域，可使透射區(qū)域T的相位延遲兩倍于反射區(qū)域R的相位延遲。由于透射區(qū)域T和反射區(qū)域R的相位差(phase difference)不同而導(dǎo)致相位延遲板無(wú)法達(dá)到精確的補(bǔ)償效果，必須考慮縮小半反射半透射的液晶顯示器10的晶胞厚度，也需要考慮縮小相位延遲板(包含有QWP20I、20II以及HWP22I、22II)的厚度。另外，上襯底12與下襯底14分別設(shè)置有第一QWP20I以及第二QWP20II，這會(huì)使透射區(qū)域T的視角(viewing angle)受到限制，因此視角不足的問(wèn)題尚有待解決。
除此之外，針對(duì)背光源裝置32與反射區(qū)域R之間的光線再利用率(lightrecycle)而言，也需要考慮QWP20I、20II以及HWP22I、22II的光學(xué)架構(gòu)。請(qǐng)參閱圖2，其顯示背光源裝置32與反射區(qū)域R之間的光線再利用率的剖面示意圖。當(dāng)背光源裝置32提供一第一入射光線33，經(jīng)由下襯底14而透射第二HWP22II以及第二QWP20II之后，會(huì)成為一較弱的第二入射光線34進(jìn)而入射至反射電極層30，此時(shí)的反射電極層30可視為一反射板，且會(huì)產(chǎn)生一第一反射光線35，但是當(dāng)?shù)谝环瓷涔饩€35通過(guò)第二QWP20II、第二HWP22II以及第二偏光板24II之后會(huì)成為一更弱的第二反射光線36。因此，對(duì)于背光源裝置32與反射區(qū)域R之間的光線反射效果而言，入射光線以及反射光線總共兩次通過(guò)第一QWP20II與第二HWP22II，則大部份的光線會(huì)被吸收，使得最后反射回到背光源裝置32的第二反射光線36變得極弱，幾乎無(wú)法回收光線。因此，現(xiàn)有半反射半透射的液晶顯示器10會(huì)生現(xiàn)亮度不足的問(wèn)題，必須耗費(fèi)電源以增加背光源裝置32的亮度，才能改善發(fā)光品質(zhì)不佳的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一目的就在于提供一種半反射半透射顯示器的光學(xué)板結(jié)構(gòu)，可達(dá)到厚度縮小、薄型化以及成本降低的要求。
本發(fā)明的另一目的就在于提供一種半反射半透射顯示器的光學(xué)板結(jié)構(gòu)，可達(dá)到廣視角的顯示品質(zhì)。
本發(fā)明的又一目的就在于提供一種半反射半透射顯示器的光學(xué)板結(jié)構(gòu)，可提高光線的回收再利用率。
本發(fā)明的又一目的就在于提供一種半反射半透射顯示器的光學(xué)板結(jié)構(gòu)，可提高半反射半透射的液晶顯示器的亮度以及分辨率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種半反射半透射顯示器，包括有一上襯底、一下襯底以及一液晶層。一反射電極層形成于該下襯底上，作為一像素電極的反射區(qū)域。一第一偏光板形成于該上襯底的外表面上，一第二偏光板形成于該下襯底的外表面上，以及一光學(xué)補(bǔ)償板形成于該第二偏光板以及該下襯底之間。該光學(xué)補(bǔ)償板是一半波板，可使入射光線產(chǎn)生λ/2相差，且該光學(xué)補(bǔ)償板的短軸與該第二偏光板的透射軸(或吸收軸)成45°夾角。


圖1顯示現(xiàn)有半反射半透射的液晶顯示器的剖面示意圖；圖2顯示現(xiàn)有背光源裝置與反射區(qū)域之間的光線再利用率的剖面示意圖；圖3顯示本發(fā)明半反射半透射的液晶顯示器的剖面示意圖；圖4顯示本發(fā)明背光源裝置與反射區(qū)域之間的光線再利用率的剖面示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明(現(xiàn)有技術(shù))10 半反射半透射的液晶顯示器12上襯底14 下襯底 16液晶層18 共用電極層 26透明電極層28 保護(hù)層 29開(kāi)口30 反射電極層R反射區(qū)域T 透射區(qū)域20I 第一QWP 20II 第二QWP22I 第一HWP 22II 第二HWP24I 第一偏光板 24II 第二偏光板32 背光源裝置 33第一入射光線34 第二入射光線35第一反射光線36 第二反射光線(本發(fā)明技術(shù))40 半反射半透射的液晶顯示器42上襯底44 下襯底 46液晶層
47 彩色濾光層 48共用電極層52 透明電極層 54保護(hù)層56 反射電極層R反射區(qū)域 T 透射區(qū)域50I 第一偏光板 50II 第二偏光板58 光學(xué)補(bǔ)償板 60背光源裝置62 入射光線 64反射光線具體實(shí)施方式
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
請(qǐng)參閱圖3，其顯示本發(fā)明半反射半透射的液晶顯示器的剖面示意圖。一半反射半透射的液晶顯示器40包含有一上襯底42、一下襯底44以及一液晶層46。在上襯底42的內(nèi)表面上，即面向液晶層46的表面上，包含有一彩色濾光層47和一共用電極層48。在上襯底42的外表面上設(shè)置有第一偏光板(polarizer)50I。
在下襯底44的內(nèi)表面上，即面向液晶層46的表面上，順序設(shè)置有一透明電極層52、一保護(hù)層54以及一反射電極層56，反射電極層56的覆蓋區(qū)域成為一像素電極的反射區(qū)域R，而透明電極層52的暴露區(qū)域成為一像素電極的透射區(qū)域T。在下襯底54的外表面上，順序設(shè)置有一光學(xué)補(bǔ)償板58和一第二偏光板50II。于下襯底44設(shè)置光學(xué)補(bǔ)償板58的目的在于，提供一相位延遲板，則在光線的寬波長(zhǎng)帶中可以擴(kuò)大光學(xué)補(bǔ)償效應(yīng)。而且，在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)，光學(xué)補(bǔ)償板58精確地達(dá)到透射區(qū)域T與反射區(qū)域R的相位延遲的補(bǔ)償效果。除此之外，半反射半透射的液晶顯示器40包含有一背光源裝置60，設(shè)置于第二偏光板50II下方。
半反射半透射的液晶顯示器40的電工作方式如下所述。在反射模式下，外界環(huán)境提供的入射光線會(huì)被反射電極層56(像素電極的反射區(qū)域R)朝向上襯底42的方向反射，同時(shí)由開(kāi)關(guān)元件(例如TFT元件)提供給反射電極層56的電信號(hào)會(huì)改變液晶層46的液晶分子的排列方式，則上述的反射光線會(huì)通過(guò)上襯底42的彩色濾光層47進(jìn)而以彩色光線的方式呈現(xiàn)。在透射模式下，背光源裝置60所提供的光線會(huì)透射像素電極的透射區(qū)域，同時(shí)由開(kāi)關(guān)元件(例如TFT元件)提供給透射電極層52(像素電極的透射區(qū)域T)的電信號(hào)會(huì)改變液晶層46的液晶分子的排列方式，則上述的透射光線會(huì)通過(guò)液晶層46以及上襯底42的彩色濾光層47進(jìn)而以彩色光線的方式呈現(xiàn)。
由上述可知，在本發(fā)明半反射半透射的液晶顯示器40中，其光學(xué)板結(jié)構(gòu)包含有第一偏光板50I、光學(xué)補(bǔ)償板58以及第二偏光板50II。優(yōu)選地，光學(xué)補(bǔ)償板58是一半波板(HWP)，可使入射光線產(chǎn)生λ/2相差，而第一偏光板50I的透射軸(或吸收軸)垂直于第二偏光板50II的透射軸(或吸收軸)，且光學(xué)補(bǔ)償板58的短軸與第二偏光板50II的透射軸(或吸收軸)成45°夾角。另外，液晶層46的液晶分子的扭轉(zhuǎn)角度為0°～50°。本發(fā)明不限制透明電極層52、保護(hù)層54以及反射電極層56的圖案配置以及液晶層46的厚度區(qū)域的設(shè)計(jì)。
而且，本發(fā)明所提供的光學(xué)板結(jié)構(gòu)可以有效改善背光源裝置60與反射區(qū)域R之間的光線再利用率。請(qǐng)參閱圖4，其顯示背光源裝置60與反射區(qū)域R之間的光線再利用率的剖面示意圖。當(dāng)背光源裝置60提供一入射光線62經(jīng)由下襯底44而入射至反射電極層56時(shí)，此時(shí)的反射電極層56可視為一反射板，且會(huì)產(chǎn)生一反射光線64，然后反射光線64會(huì)通過(guò)光學(xué)補(bǔ)償板58和第二偏光板50II而被回收利用。對(duì)于背光源裝置60與反射區(qū)域R之間的光線反射效果而言，入射光線62以及反射光線64總共兩次通過(guò)光學(xué)補(bǔ)償板58。相比較于現(xiàn)有技術(shù)的使光線兩次通過(guò)QWP和兩次通過(guò)HWP，本發(fā)明僅設(shè)置一層光學(xué)補(bǔ)償板58，可有效減少光線的被吸收率，進(jìn)而提高光線的回收再利用率。因此，在不額外耗費(fèi)電源的條件下，本發(fā)明的光學(xué)板結(jié)構(gòu)可以提高半反射半透射的液晶顯示器40的亮度。
相比較于現(xiàn)有技術(shù)，在本發(fā)明提供的光學(xué)板結(jié)構(gòu)中，僅在上襯底42的外表面設(shè)置一層偏光板50I，并僅在下襯底44的外表面設(shè)置一層光學(xué)補(bǔ)償板58和一層偏光板50II，故可具有下列優(yōu)點(diǎn)。第一，減少光學(xué)板結(jié)構(gòu)的厚度，進(jìn)而可使半反射半透射的液晶顯示器40達(dá)到厚度縮小、薄型化以及成本降低的要求。第二，本發(fā)明并未在上襯底42的外表面設(shè)置1/4波板(QWP)或半波板(HWP)，因此可以解決透射區(qū)域T的視角(viewing angle)受到限制的問(wèn)題，并使半反射半透射的液晶顯示器40達(dá)到廣視角的顯示品質(zhì)。第三，本發(fā)明僅在下襯底44與第二偏光板50II之間設(shè)置一層光學(xué)補(bǔ)償板58，故可提高光線的回收再利用率。第四，在不額外耗費(fèi)電源的條件下，本發(fā)明可以提高半反射半透射的液晶顯示器40的亮度以及分辨率。
雖然本發(fā)明已結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用來(lái)限定本發(fā)明，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作少許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半反射半透射顯示器，包括有一上襯底以及一下襯底；一液晶層，形成于該上襯底的內(nèi)表面與該下襯底的內(nèi)表面所構(gòu)成的間隙中；一反射電極層，形成于該下襯底上，作為一像素電極的反射區(qū)域；一透明電極層，形成于該下襯底上，其中未被該反射電極層覆蓋的區(qū)域作為一像素電極的透射區(qū)域；一第一偏光板，形成于該上襯底的外表面上；一第二偏光板，形成于該下襯底的外表面上；以及一光學(xué)補(bǔ)償板，形成于該第二偏光板和該下襯底之間。
2.如權(quán)利要求1所述的半反射半透射顯示器，還包含有一背光源裝置，設(shè)置于該第二偏光板的下方。
3.如權(quán)利要求1所述的半反射半透射顯示器，其中該光學(xué)補(bǔ)償板是一半波板，可使入射光線產(chǎn)生λ/2相差。
4.如權(quán)利要求1所述的半反射半透射顯示器，其中該第一偏光板的透射軸垂直于該第二偏光板的透射軸。
5.如權(quán)利要求1所述的半反射半透射顯示器，其中該光學(xué)補(bǔ)償板的短軸與該第二偏光板的透射軸或吸收軸成45°夾角。
6.如權(quán)利要求1所述的半反射半透射顯示器，其中該液晶層的液晶分子的扭轉(zhuǎn)角度為0°～50°。
7.如權(quán)利要求1所述的半反射半透射顯示器，還包含有一彩色濾光層，形成于該上襯底的內(nèi)表面。
8.如權(quán)利要求1所述的半反射半透射顯示器，還包含有一共用電極層，形成于該上襯底的內(nèi)表面。
全文摘要
一種半反射半透射顯示器，包括有一上襯底、一下襯底以及一液晶層。一反射電極層形成于該下襯底上，作為一像素電極的反射區(qū)域。一第一偏光板形成于該上襯底的外表面上，一第二偏光板形成于該下襯底的外表面上，以及一光學(xué)補(bǔ)償板形成于該第二偏光板和該下襯底之間。該光學(xué)補(bǔ)償板是一半波板，可使入射光線產(chǎn)生λ/2相差，且該光學(xué)補(bǔ)償板的短軸與該第二偏光板的透射軸(或吸收軸)成45°夾角。該顯示器具有減少厚度、改善視角限制以及提高光的再利用率的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B5/30GK1567045SQ03149058
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者莊立圣, 張煒熾 申請(qǐng)人:統(tǒng)寶光電股份有限公司